En
junio de 2014 se anunció, junto con la confirmación de la extensión de la
misión, que los equipos de Rosetta estaban planeando poner fin a la fase
operativa de la misión con un impacto controlado de la nave en la superficie
del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko a finales de septiembre de 2016.
Mientras que los detalles específicos de la trayectoria y lugar de impacto
están todavía en discusión, el Director de Operaciones de Rosetta de la
ESA Sylvain Lodiot, el científico del
proyecto Matt Taylor, y el director de la misión Patrick Martin, comparten
algunos antecedentes sobre la planificación de este dramático final de la
misión.
¿Por
qué la misión debe llegar a su fin?
Después
de perihelio en agosto, el cometa 67P / CG y Rosetta están alejándose del Sol
hacia la órbita de Júpiter. Esto crea una serie de problemas:
Energía
solar reducida
A
medida que el cometa se aleje del Sol, la cantidad de luz solar que reciban los
paneles solares de Rosetta se reducirá sensiblemente. A medida que baja la
energía, se hace cada vez más difícil hacer funcionar todos los instrumentos
científicos al mismo tiempo. Finalmente, se alcanzará un punto donde Rosetta
tendría que ser puesta de nuevo en hibernación, como estuvo los 31 meses
anteriores a enero de 2014. Sin embargo, esta vez Rosetta seguirá al cometa más
allá de la órbita de Júpiter en su viaje de 6 años y medio alrededor del Sol, mucho
más lejos de su fuente de energía que nunca antes.
Además
de esto, la nave espacial lleva más de 12 años en el espacio, dos de ellos en el
ambiente polvoriento del cometa, con la consiguiente degradación de los paneles
solares, lo que reduce aún más la potencia disponible.
Conjunción
solar
Para
septiembre/octubre de 2016 Rosetta y el cometa aparecerán muy cerca del Sol,
vistos desde la Tierra,
haciendo que el envío de comandos operativos y el retorno de datos científicos
extremadamente difíciles. El 1 de octubre de 2016, la nave espacial entrará en
un período de conjunción, es decir, estará detrás del Sol vista desde la Tierra.
Velocidades
de transmisión de datos reducidas lejos de la Tierra
El
aumento de la distancia con la
Tierra y la aparente proximidad al Sol conducen a una
disminución significativa en las tasas de transmisión datos. A principios de
julio de 2016, se deberían estar recibiendo 91kbps a través de las estaciones
de tierra DSN 70m de la NASA
y sólo 22 kbps a través de estaciones ESTRACK 35m de la ESA. En comparación, a
mediados de septiembre de 2016 las tasas se reducirán a 57 kbps a través de DSN
y sólo 14 kbps a través de ESTRACK, velocidades similares a las de un módem de
acceso telefónico de 1995. El acceso a los antenas más grandes de la NASA no siempre está
garantizada, debido a la alta demanda de uso por otras misiones.
Estas
velocidades bajas de transmisión de datos bajas, combinadas con la reducción de
la disponibilidad de energía, ocasionarán grandes dificultades a partir de
agosto de 2016.
¿Por
qué no se puede poner la nave de nuevo en hibernación?
En
principio, Rosetta se podría poner de nuevo en hibernación y despertarla muchos
años más tarde cuando el cometa comience
a acercarse de nuevo al Sol. En la práctica, sin embargo, esto no parece
posible.
Primero
y ante todo, el afelio del cometa - máxima distancia del Sol - está a más distancia
de la que Rosetta experimentó durante su hibernación anterior entre 2011 y
2014. No habrá suficiente energía para controlar la nave espacial, lo que
incluye, por ejemplo, el control térmico de la misma – lo que significa que
podría congelarse y no ser capaz de volver a salir de la hibernación.
En
segundo lugar, Rosetta depende del propelente para maniobrar alrededor del
cometa a medida que realiza sus mediciones científicas, y este se va agotando,
lo que limita las operaciones posteriores a la hibernación.
En
tercer lugar, la sonda y los instrumentos científicos están envejeciendo y estarán
mucho más allá de su vida útil nominal de funcionamiento después de la
hibernación.
Estas
limitaciones llevaron al equipo de ciencia de la misión a examinar escenarios
con un final misión en septiembre de 2016. Teniendo en cuenta los recursos
disponibles, el SWT (Science Work Team) decidió que el final sería con una
primera aproximación lenta al cometa, volviendo a una órbita de 10 kms. y aún
más cerca. Conseguir esta aproximación no había sido posible durante gran parte
del 2015 debido a la alta actividad del cometa, y es una órbita con muchas
perspectivas científicas para el estudio de la coma y de la superficie
posterior al perihelio en gran detalle. A continuación, Rosetta iniciaría un
lento descenso hacia la superficie, tomando datos científicos a muy bajas
altitudes, y en última instancia se produciría un impacto controlado, poniendo
fin a esta misión científica con Rosetta uniéndose a Philae en la superficie
del cometa.
Por
el momento, los próximos meses de operaciones de Rosetta verán un nuevo enfoque
en aproximarse al cometa mientras su actividad sigue bajando, así como las
investigaciones de los territorios inexplorados a distancias más grandes
alrededor del cometa, incluida la región de la cola.
¿Cómo
sería el aterrizaje en el cometa?
Todavía
se discute la secuencia de eventos que tendrá lugar en las últimas semanas de
Rosetta. Las operaciones muy cerca del cometa van a ser muy complejas y difíciles,
incluso más que la trayectoria planeada por el equipo de dinámica de vuelo en
2014 para llevar a Philae a la superficie.
La
razón fundamental es que cuando más cerca esté Rosetta del cometa, mas
importante será su potencial gravitatorio no uniforme. Esto tendrá un impacto
significativo en su trayectoria, con enormes perturbaciones en la altura
esperada de apogeo- el punto más alejado del cometa en una órbita elíptica.
Esto requerirá mucho más control sobre la trayectoria y por lo tanto muchas más
maniobras - nuestros ciclos de planificación se reducirán considerablemente.
En
principio, el plan es volar en órbitas altamente elípticas que nos llevarán tan
cerca como sea posible del cometa en los últimos dos meses de la misión, con
distancias de sobrevuelo de menos de 1 km de la superficie hacia el final: la
instrumentos podrán recoger muchos datos científicos, incluyendo imágenes
increíbles. En los últimos días de la misión, Rosetta estará en órbitas
elípticas cada vez más estrechas para después realizar una maniobra final para
poner Rosetta en un curso de colisión lenta controlada con el cometa 67P. El
impacto controlado se prevé para el 30 de septiembre de 2016, todo sujeto a
posibles cambios basados en los análisis de dinámica de vuelo.
¿Seremos
capaces de comunicarnos con Rosetta durante el descenso final?
Durante
la 'trayectoria de colisión' final, la antena de alta ganancia de la nave
espacial estará apuntando a la Tierra, por lo que será posible obtener
telemetrías y datos científicos todo el camino hasta el contacto. Sin embargo,
cuando se haya producido el impacto, es muy poco probable que se produzcan
nuevas comunicaciones con Rosetta.
¿Por
qué no podemos permanecer en contacto con Rosetta en la superficie?
Hay
dos partes a esta pregunta: ¿seguirá Rosetta funcionando en la superficie?, y
si es así, ¿seremos capaces de recibir cualquier información de ella?
Rosetta
no está diseñada para un aterrizaje. Incluso bajo un impacto lento, los grandes
paneles solares pueden resultar dañados, y algunas de las barras de
instrumentos que salen desde el cuerpo de la nave se puede doblar o romper. Por
la muy baja gravedad del cometa, la sonda puede rodar y sufrir más daños. Más
aún, como Rosetta es alimentada por energía solar, para poder operar tendría
que aterrizar en una zona del cometa iluminada totalmente. A medida que el cometa
gira durante su día de 12,4 horas, los paneles dejarían de apuntar al Sol,
reduciendo la energía por debajo del umbral de funcionamiento.
Incluso
si Rosetta pudiera funcionar en la superficie por un tiempo, sería muy difícil
comunicarse con ella. Bastaría una desviación de medio grado de la antena de
alta ganancia respecto de la Tierra para que la sonda perdiera contacto directo
con las estaciones de superficie en la Tierra. Además, la orientación de la
nave (por ejemplo para la antena de alta ganancia y los paneles solares) se
basa en sensores estelares operacionales. Podría suceder que Rosetta aterrizara
“boca abajo”, con los rastreadores de estrellas apuntando a la superficie y los
instrumentos apuntando al espacio.
Así,
la misión Rosetta terminará en un punto de contacto sobre la superficie del
cometa 67P/CG, un final simbólico a un viaje épico que abarca casi 20 años de
planificación y preparación, y 12 años en el espacio.
A
la fecha prevista del final de la misión, 30 de septiembre de 2016, la sonda
Rosetta estará a 573 millones de kilómetros (3.8 UA) del Sol y 720 millones de
kilómetros (4.8 UA) de la
Tierra. El tiempo del viaje de ida de su señal será de
aproximadamente 40 minutos.
Traducción
de:
